JPH02282420A - 加工用熱延鋼板の製造方法及び熱延鋼板の加工熱処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用或いは産業機器用の高強度部材に好
適な鋼板、具体的には成形加工に供するまでは比較的低
強度で加工し易く、加工後、適当な加熱処理によって高
強度化する加工用熱延鋼板の製造方法とその加工熱処理
法に関するものである。

（従来の技術） 連続熱間圧延によりて製造された鋼板、いわゆる熱延鋼
板は比較的安価な構造材料として、自動車をはじめとす
る各種の産業機器に広く使用されている。そして、その
用途にはプレス加工で成形される部材が多く、従って、
熱延鋼板には優れた加工性が要求されることが多い、一
方、構造部材としては高強度であることも要求されるが
、高強度と優れた加工性とを両立させることは通常困難
である。

そこで、加工以前の素材の段階では低強度で加工性が良
く、加工の後に適当な熱処理によって高強度化する材料
が種々開発されてきた。冷延鋼板においては、加工する
前は軟質で加工が容易であり、加工後の焼付塗装時に硬
化して降伏強さが上昇する鋼板、いわゆる焼付は硬化型
高強度鋼板がすでに実用化されている。最近では焼付は
硬化型の熱延鋼板についての検討も進められており、こ
れに関する特許も出願されている。

例えば、特公昭６２−１８００２１号公報には、焼付は
硬化型高強度熱延ｍ板を製造する方法として、Ｎ（窒素
）を多く含んだ特定化学成分の鋼を、熱間圧延後急冷す
る方法が開示されている。この方法は、固溶Ｎの歪時効
を利用して焼付は硬化性を得るものであるが、本願の発
明者らの実験結果によれば、この方法で得られる焼付は
硬化型高強度熱延鋼板は、焼付は後の降伏強さは大幅に
上昇するものの、引張り強さの上昇は僅かであった。

引張り強さの上昇が小さいと、疲労特性の向上が小さい
、疲労特性は引張り強さとの間に強い相関があり、引張
り強さが大きくなるほど疲労特性は増大することが報告
されてい名、（手用ら；［住人金属Ｊ　ｖｏｌ、３３（
１９８１）Ｎｕ　４　、Ｐ、１２１）従って、引張り強
さの上昇が小さいと、これらの鋼板の主用途である、自
動車用および産業ｍ器用の高強度部材で要求される疲労
特性の向上効果が小さく、実用的な価値が乏しくなる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、加工する前は軟質であり、加工後に比
較的低い温度で再加熱することにより疲労特性の改善に
有効な引張り強さが大幅に上昇する加工用熱延鋼板の製
造方法と、その鋼板を素材とする加工熱処理法とを提供
することにある。

（ｉｉ題を解決するための手段） 本発明者らは、少なくともＣ含有量を特定した炭素鋼片
又は低合金鋼片を素材に使用し、これを特定条件のもと
て連続熱間圧延すれば軟質の熱延鋼板が得られること、
および、この熱延鋼板を所定形状に加工成形した後、適
当な熱処理を施せば高強度化することを見出した。即ち
、 ■圧延をへｒ、変態点以上で終了し、３００℃以上で巻
取るか、もしくは、３００℃以上で巻取った後に徐冷す
るかして、固溶Ｃをできるだけセメンタイト（ＰｅｚＣ
）として析出させてやれば、加工性に富む軟質の熱延鋼
板を製造することができる。

■そして、この鋼板を所定形状に加工成形した後、４０
０〜７５０℃の温度に加熱してセメンタイトを固溶させ
、これにより生じた固溶Ｃを加熱後の急冷により残留さ
せてやれば強度が著しく上昇する。

本発明はこのような知見を基に完成したものであって、
その要旨は下記の（１）〜（ｉｉｉ　）にある。

（ｉ）重量％で、Ｃを０．００５〜０．２０％含む炭素
鋼片、又はＣを０．００５〜０．２０％含み、さらに下
記の第１群、第２群および第３群の中の少なくとも１群
から選んだ１種以上の成分を含む低合金鋼片に、仕上圧
延終了温度をＡｒｃ変態点以上とする連続熱間圧延を施
し、次いで、３（１０”ｃ以上の温度で巻取り、２５０
〜１５０℃の温度域を１０時間以上かけて徐冷すること
を特徴とする加工用熱延ｗ４仮の製造方法。

〔第１群〕 合計量で０．０１％以上で、且つ、（０，００５≦Ｃ−
（１２／４８）Ｔｉ　＋　（１２／９３）Ｎｂ）を満足
するＴｉ又はＮｂ。

〔第２群〕 ０．５〜３．０％のＣｕ。

〔第３群〕 Ｑ、ＱＯ２〜０．１０％の希土類元素、０．００２〜０
．０１％のＣａ、、０．０１〜０．１０％のＺｒ。

（ｉｉ　）前記（ｉ）の炭素鋼片又は低合金鋼片に、仕
上圧延終了温度をＡｒ、変態点以上とする連続熱間圧延
を施し、次いで、３００℃以上の温度で巻取り放冷する
ことを特徴とする加工用熱延ｗ４板の製造方法。

（ｉｊ　）上記（ｉ）および（ｉｉ　）の製造方法で得
られた加工用熱延鋼板を、所定形状に加工成形した後、
４００〜７５０℃の温度に５秒以上加熱し、次いで、４
００℃以上の温度から１０℃／ｓ以上の冷却速度で２０
０℃以下まで冷却することを特徴とする加工品の熱処理
法。

理法。

（作用） 本発明の熱延鋼板の優れた性質、即ち、成形加工に供す
るまでは比較的低強度で加工し易く、加工後の再加熱に
よって高強度化するという性質は、主にＣの作用による
。熱延鋼板の製造段階で、固溶Ｃを可能な限すセメンタ
イトとして析出させて軟質化しておけば、そのままの状
態では成形加工が容易であり、加工後の再加熱処理段階
で、セメンタイトを固溶させて得た固溶Ｃを残留させれ
ば、著しく引張り強さが上昇するのである。このような
効果を十分得るには、後述するように炭素鋼片において
はＣの含有量を、低合金鋼片においてはＣと他の合金成
分の含有量を調整することが重要である。

以下、素材鋼片のＣ含有量および合金成分の含有量を前
記のように限定する理由を作用効果とともに説明する。

Ｃ： Ｃは本発明では重要な元素でありで、成形前にはセメン
タイトとして存在し、加工性を阻害することなく加工成
形後の再加熱時に固溶して引張り強さを向上させる。し
かし、その含有量が０．００５％より少ないと再加熱後
に所望の高強度が期待できず、０．２０％を越えると溶
接性が劣化する。このような理由から、炭素鋼片および
低合金鋼片ともにＣの含有量を０．００５〜０．２０％
としたのである。

本発明において、素材に炭素鋼片を使用する場合は、Ｃ
含有量を０．００５〜０．２０％に調整し、後述する方
法で製造を行えば加工性と加工後の高強度とを具備した
熱延鋼板を得ることができる。しかし、炭素鋼片では加
工性および固溶Ｃによる強化能に限りがある。従って、
本発明ではもう一つの素材として、Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｃ
ｕ、希土類元素、Ｃａ、　Ｚｒ等の１種以上を含む低合
金鋼片を用いるのである。

これら合金元素の作用効果は下記の通りである。

第１群のＴｉおよびＮｂ： ＴｉおよびＮｂは、鋼中のＣと結合し炭化物として析出
することにより鋼板を強化する作用がある。

しかし、鋼中にＴｉおよびＮｂと結合していないＣが前
記の理由により０．００５％以上必要である。即ち、（
Ｃ−（１２／４８）Ｔｉ　＋　（１２／９３）Ｎｂ）が
０．００５未満であると、Ｔ１およびＮｂと結合してい
ない鋼中のＣが０．００５％より少なくなる。また、Ｎ
ｂとＴｉの含有量が１種又は２種合計で０．０１％未満
では前記作用が得られない、従って、ＴｉおよびＮｂの
含有量は、（０，００５≦Ｃ−（１２／４８）　Ｔｉ　
＋　（１２／９３）　Ｎｂ　）の条件を満たし、且つ、
１種又は２種合計で０．０１％以上とする必要がある。

第２群のＣｕ： ＣｕはＣと結合することなく単独に析出して鋼板を強化
する作用がある。含有量が０．５％未満では上記所望の
効果が得られず、３．０％を越えて含有させでもその効
果が飽和してしまい経済的に不利となる。従って、その
含有量を０．５〜３．０％とする。

なお、Ｃｕを含有させる場合にはＣｕと一緒に１．５％
以下のＮｉを添加するのがよい、Ｎｉを添加すれば熱間
圧延時において、Ｃｕに起因する割れを防止することが
できる。

第３群の希土類元素、Ｃａ及びｚｒ： これらの元素は１種又は２種以上添加されて、介在物の
形状を調整し冷間加工性を改善する作用がある。しかし
、含有量が希土類元素：　０．００２％未満、Ｃａ　：
　０．００２％未満及びＺｒ　：　０．０１％未満では
前記作用による所望の効果が得られず、一方、希土類元
素：　０．１０％、Ｃａ　：　０．０１％及びＺｒ　：
　０．１０％を越えて含有させると、逆に鋼中の介在物
が多くなりすぎて冷間加工性が劣化する。

これら第１群から第３群までの成分は、目的に応じて少
なくとも１群から１種以上を選んで添加する。

本発明で使用する素材鋼片は、上記のようにＣを０．０
０５〜０．２０％含む炭素鋼、又はＣをｏ、ｏｏｓ〜０
．２０％含み、更に、前記第１〜第３群の中の少なくと
も１種の成分を含む低合金鋼であるが、これらの炭素鋼
および低合金鋼に含まれていてもよい前記以外の元素と
しては、Ｓｉ、　Ｍｎ、、ｋｌおよびＮｉがある。

これらの望ましい含有量は、Ｓｉ　：　１．２％以下、
Ｍｎ　：　２．０％以下、＾ｉはＳｏｌ、Ａ１．量で０
．０１〜０．１０％、Ｎｉ　：　１．５％以下、である
。

ＳｉおよびＭｎは、過度に含有させると溶接性が劣化す
るが、適正な量であれば固溶強化を通して強度と延性を
向上させる効果がある。八〇は脱酸剤として添加されて
綱の清浄度を高める効果がある。

Ｎｉは熱間圧延時におけるＣｕによる割れを抑制する効
果がある。

なお、不純物として含有するものとしては、ＰＳ、Ｎ等
がある。

Ｐは溶接性に悪影響を及ぼし、ＳはＭｎＳ系介在物を形
成して加工性を低下させ、Ｎは時効劣化を生じさせるの
で、その含有量は、ＰおよびＳについてはともに０．０
５％以下、Ｎについては０．０１０％以下、とするのが
望ましい。

以上のようなＣ含有量を特定した炭素鋼片およびＣａＴ
ｉ、　Ｎｂ、　Ｃｕ、希土類元素、ＣａおよびＺｒ等の
含有量を特定した低合金鋼片を用い、下記に述べる条件
で熱間圧延を行えば熱延ままでは低強度で加工しやすく
、加工後の再加熱で高強度化する熱延鋼板を得ることが
できるのである。

以下、熱延鋼板製造条件および加工後の熱処理条件につ
いて説明する。

〔熱延鋼板製造条件〕

（ａ）連続熱間圧延 熱間圧延に供する前記炭素鋼片および低合金鋼片は、連
続鋳造又は分塊圧延工程から直送された熱間状態のスラ
ブ、或いは一旦冷却された後再加熱を施したスラブのい
ずれも使用することができる。しかし、熱間圧延はＡｒ
ｓ変態点以上の温度で仕上圧延を終了することが重要で
ある。

仕上圧延終了温度がＡｒｓ変態点未満であると、変態し
て生成したフェライト粒に加工＆ＩＩｍが混入して加工
性が劣化するとともに、加工後の再加熱時に回復する歪
の量が多くなり過ぎ、結果として引張り強さの上昇が小
さい。

働）巻取り 巻取りは３００℃以上の温度域で行う、こうすることに
より、固溶Ｃを確実にセメンタイトとして析出させるこ
とができるので、鋼板が軟質化する。

巻取りを３００℃より低い温度で行うと熱延鋼板中に固
溶Ｃが多く残存し、著しく硬化して加工性が劣化してし
まうとともに、熱処理後の固溶ｃによる引張り強さの上
昇が期待できない。

（Ｃ）巻取り後の冷却 巻取り後は放冷、或いは２５０〜１５０″Ｃの温度域を
１０時間以上、好ましくは１５時間以上がける徐冷のど
ちらを施してもよい。

徐冷は前記条件で行い残存する固溶ｃをセメンタイトと
して更に析出させてやれば、固溶Ｃが減少して軟質で加
工性の良好な鋼板となる。

なお、徐冷は巻取った鋼板に保温カバーをかけるか、或
いは、徐冷用の炉に装入して行うことができる。

上記の熱延鋼板製造条件で製造された鋼板は、加工に供
するまではセメンタイトが多く析出しているから低強度
で加工しやすく、加工後の再加熱によってセメンタイト
が固溶して引張り強さが大幅に上昇する。

引張り強さを大きく上昇させるには、加工後の再加熱は
次に述べる熱処理条件で行うのがよい。

〔加工成形後の熱処理条件〕

上記方法で製造された熱延鋼板を所定の形状に成形加工
した後、成形加工品を４００〜７５０℃の温度で５秒以
上加熱し、４００℃以上の温度から１０℃八以上の冷却
速度で２００℃以下まで冷却を施すのである。

る。

加熱温度が４００℃未満ではセメンタイトの固ン容が不
十分なために十分な固溶Ｃが得られず、引張り強さの上
昇が小さい、一方、７５０℃を越える温度で加熱すると
加工品に熱歪が生じる。加熱温度が４００〜７５０″Ｃ
であっても、加熱時間が５秒未満ではセメンタイトの固
溶が不十分で固溶Ｃが増加しない、加熱は加工品の用途
に応じて高強度を必要とする箇所のみ局部加熱してもよ
く、加工品の全体を加熱してもよい６局部加熱の方が加
熱後急冷しやすいので、本発明の狙いが達成されやすい
。

加熱後は、４００℃以上から２００℃以下までｌＯ℃／
ｓ以上で急冷すれば、加熱で固溶したセメンタイトの析
出が抑えられるので、セメンタイトの固溶により生じた
Ｃにより鋼板が著しく強化する。

次に、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例） 第１表に示す化学組成の鋼を５０ｋｇ真空溶解炉で溶製
し、３００１１１Ｉφのインゴットにして熱間鍛造する
か、または、直接鋳型に鋳込むかして、６０ｍ−厚のス
ラブを製造し、第２表に示す条件で熱間圧延を施して２
ｍｓ厚の熱延鋼板を製造した。

熱間圧延後の鋼板は、巻取った後、放冷するか徐冷した
。なお、実施例における鋼板のＡｒｘ変態点はすべて９
００℃未満である。

得られた熱延鋼板から試験片を採取して熱延ままの引張
り強さ（丁Ｓ）と伸び（ＥＬ）を調べるとともに、同様
の試験片に８％の予歪を与えた後、第２表に示す条件で
再加熱処理を施し、再力■熱処理後の引張り強さを測定
して引張り強さの上昇量（ΔＴＳ）を調べた。これらの
結果を第３表に示す。

（以下、余白） 第　３　裏（ｈ） Ｎα１〜胤６およびＮα１１〜漱１７の熱延鋼板は、炭
素鋼片を使用し、巻取り後に徐冷を施して製造したもの
、Ｎα７〜ｋｉｏの熱延鋼板は、低合金鋼片を使用し、
同じく巻取り後に徐冷を施して製造したもの、漱２２〜
隘２４の熱延鋼板は、炭素鋼片を用い巻取り後に放冷し
て製造したもの、Ｎａ１Ｂ〜Ｎ１１２１およびＮ（１２
５〜石４０の熱延鋼板は、低合金鋼片を使用し、同じく
巻取り後に放冷して製造したものである。

本発明方法により製造し、加工後、本発明方法の熱処理
を施したｋｌ〜ｋｌｏおよび随１８〜３２の熱延鋼板は
、加工前の強度が低く軟質であるとともに、熱処理後に
は強度が８にｇｆ／ａｍ”以上上昇している。特に巻取
り後に徐冷したものは熱処理後の強度上昇が大きい。

これに対して、比較例に示すように本発明で規定する条
件を外れた条件で製造および熱処理したものは、加工性
に劣るか熱処理後の強度上昇が小さい、即ち、仕上温度
の低い漱１１および石３３、巻取温度の低い石１２およ
びｋａ４、の熱延鋼板は、熱延ままでは強度が高く、且
つ、熱処理後の強度上昇が小さい、最高加熱温度の低い
阻１４およびＮα３６、再加熱保持時間の短いＮα１５
およびＮα３７、Ｃ含有量が少なく再加熱後の冷却速度
の遅いＮａ１６、再加熱後の冷却速度の遅い阻３８、Ｃ
含有量の少ない漱４０の熱延ｍｉは、熱処理後に十分な
固溶Ｃが得られず強度の上昇が小さい、また、Ｃ含有量
の多いＮα１７および階３９の熱延１ｉｉ！仮は、熱延
ままでの強度が高いとともにアーク溶接不良が生じ、最
高加熱温度の高い隘１３および階３５の熱延鋼板は、熱
処理時に熱歪が生じた。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明方法により製造された熱延鋼
板は、熱延ままでは軟質で加工しやすく、加工後の再加
熱で強度が大幅に上昇する。従って、この鋼板は優れた
加工性と高強度との両方が要求される自動車、その他産
業機器用の素材に最適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃを０．００５〜０．２０％含む炭素
   鋼片、又はＣを０．００５〜０．２０％含み、さらに下
   記の第１群、第２群および第３群の中の少なくとも１群
   から選んだ１種以上の成分を含む低合金鋼片に、仕上圧
   延終了温度をＡｒ＿３変態点以上とする連続熱間圧延を
   施し、次いで、３００℃以上の温度で巻取り、２５０〜
   １５０℃の温度域を１０時間以上かけて徐冷することを
   特徴とする加工用熱延鋼板の製造方法。 〔第１群〕 合計量で０．０１％以上で、且つ、〔０．００５≦Ｃ−
   （１２／４８）Ｔｉ＋（１２／９３）Ｎｂ〕を満足する
   Ｔｉ又はＮｂ。 〔第２群〕 ０．５〜３．０％のＣｕ。 〔第３群〕 ０．００２〜０．１０％の希土類元素、０．００２〜０
   ．０１％のＣａ、０．０１〜０．１０％のＺｒ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の炭素鋼片又は低合金
   鋼片に、仕上圧延終了温度をＡｒ＿３変態点以上とする
   連続熱間圧延を施し、次いで、３００℃以上の温度で巻
   取り放冷することを特徴とする加工用熱延鋼板の製造方
   法。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方法
   で得られた加工用熱延鋼板を、所定形状に加工成形した
   後、４００〜７５０℃の温度に５秒以上加熱し、次いで
   、４００℃以上の温度から１０℃／ｓ以上の冷却速度で
   ２００℃以下まで冷却することを特徴とする熱延鋼板の
   加工熱処理法。